1. Определение тока, потенциала , напряжения

Явление направленного движения свободных носителей электрических зарядов в проводящей среде называется электрическим током.

Численно ток определяется как предел отношения количества электричества , переносимого заряженными частицами через поперечное сечение проводника за интервал времени, к величине, когда последний стремится к нулю

.

Сопротивление:

Пусть через участок цепи с сопротивлением rпроходит токi.

Разность электрических потенциалов точек 1 и 2 представляет собой напряжениена данном участке (сопротивлении):

.

Численно напряжение равно работе, совершаемой силами электрического поля по перемещению единичного положительного заряда из точки 1 в точку 2.

2. Источники эдс и тока

В теории электрических цепей пользуются идеализированными источниками электрической энергии: источником ЭДС и источником тока. Им приписывают следующие свойства.

Идеальным источником ЭДСназывается активный элемент с двумя выводами (рис. 1.9), напряжение на которых не зависит от величины тока, проходящего через источник. Внутреннее сопротивление идеального источника ЭДС равно нулю.

Упорядоченное перемещение положительных зарядов внутри источника от клеммы « – » к клемме « + » происходит за счет присущих источнику сторонних сил. Величина, численно равная работе, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда от зажима « – » к зажиму « + », называется ЭДС источникаи обозначается Е.

Рис. 1.9

При подключении нагрузки (сопротивление r, рис. 1.10) к источнику возникает замкнутый путь для протекания тока, который направлен вне источника от клеммы « + » к клемме « – ».

Рис. 1.10

Идеальным источником токаназывается активный элемент с двумя выводами (рис. 1.13), ток которогоJне зависит от напряжения на его зажимах. Внутреннее сопротивление идеального источника тока бесконечно велико.

При подключении нагрузки (сопротивление r, рис. 1.13) к источнику возникает замкнутый путь для протекания токаI. Указанные выше свойства источника тока приводят к тому, что ток в ветви, куда включен источник тока (в рассматриваемом случае – в одноконтурной цепи), всегда равен току самого источника:I=J.

Рис. 1.13

3. Закон Ома для участка цепи и эдс

Позволяет определить ток по известным величинам ЭДС и напряжения на концах этого участка.

Рис. 1.17

Дано:.

Определить I.

Выразим потенциалы точек а и с рассматриваемого участка цепи рис. 1.17:

,

.

Тогда напряжение на зажимах а, с

.

Отсюда искомый ток

. (1.17)

Отметим, что в рассматриваемом случае (рис. 1.17) направление тока и источника ЭДС совпадают, что отражается знаком « + » перед ЭДС Е в формуле (1.17).

Если направление тока и источника ЭДС противоположны (рис. 1.18), то закон Ома принимает вид

Рис. 1.18

. (1.18)

4. Законы Кирхгофа

Первый закон Кирхгофа: алгебраическая сумма токов в узле равна нулю

. (1.19)

При этом токам, направленным к узлу, приписывается какой-либо один знак (например « + »), а от узла – противоположный.

Рис. 1.19

Так, для узла а цепи рис. 1.19 первый закон Кирхгофа имеет вид:

.

Второй закон Кирхгофа: алгебраическая сумма ЭДС в любом замкнутом контуре равна алгебраической сумме падений напряжений на остальных элементах этого контура:

. (1.20)

Предварительно необходимо произвольно выбрать направление обхода контура, например, по часовой стрелке (см. рис. 1.19). Если направления ЭДС и условные положительные направления напряжений на элементах контура совпадают с выбранным направлением обхода контура, то такие ЭДС и напряжения записываются со знаком « + », в противном случае - « - ».